CN110216548B - 一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置 - Google Patents

一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置 Download PDF

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Abstract

一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，包括基体、用于输送光学元件的输送夹紧装置以及提升定位装置，其中提升定位装置可上下移动地设置在基体上，基体的底部左右两侧设有滑轨，输送夹紧装置可前后滑动地设置在滑轨上，滑轨上设有用于定位输送夹紧装置的定位块，基体上设有定位套，输送夹紧装置的上端设有对应的定位销，当输送夹紧装置沿滑轨移动到定位块时，输送夹紧装置正好位于提升定位装置的正下方，输送夹紧装置通过提升定位装置的提升向上移动与基体定位。本发明结构简单合理紧凑，不仅可实现多品种光学元件的装夹，且定位精确，同时方便与外部运输装置对接。

Description

一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置
技术领域
本发明涉及一种用于真空环境光学元件复合装置，尤其是一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置。
背景技术
随着科学技术的迅速发展，强激光光学系统和高清晰度光学系统，如战术激光武器光学系统、远距离紫外与红外成像探测系统、深空光电探测系统、轻质稳像观瞄系统、激光雷达系统等，对具有亚纳米级表面粗糙度和纳米级面型精度光学元件的需求日益迫切，需要依靠超精密光学元件及其制造技术来实现。先进光电系统发展的要求日益提升，“超精密”所对应的精度和表面质量也在日益精细化。以表面粗糙度和面型精度为例，超光滑的尺度已经发展到表面粗糙度达到1nm以下，面型精度优于10nm。加工超高精度光学元件，需要利用抛光压力接近于零的非接触式超精密抛光工艺技术，避免光学元件表面及亚表面微观损伤缺陷的产生。离子束抛光技术是原子量级上的无应力、非接触式超精密光学加工工艺技术，具有加工精度高、无损伤、可抑制中高频小波纹度、加工面洁净无污染的特点，特别适合高精度平面、深度非球面镜面、异形镜面、自由表面镜面以及激光晶体等特殊光学元件与材料的超精密加工，两者配合加工精度能达到亚纳米量级，具有传统工艺无法比拟的优越性，同时还能提高工作效率，使制造质量得到保证。
为保证离子束抛光工艺有效实施，离子束抛光时需要依靠真空和高洁净度环境下工件精确输送、夹紧、提升、定位复合装置，通过此装置控制离子束源对被加工光学零件的位置精度。因此，需要研发出一种用于真空环境的精确输送、夹紧、提升、定位复合装置来实现光学元件的精确定位。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于的离子束加工的多品种大口径光学元件高精度高紧凑度的复合装置，具有结构合理紧凑、定位精度高的特点。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：包括基体、用于输送光学元件的输送夹紧装置以及提升定位装置，其中提升定位装置可上下移动地设置在基体上，基体的底部左右两侧设有滑轨，输送夹紧装置可前后滑动地设置在滑轨上，滑轨上设有用于定位输送夹紧装置的定位块，基体上设有定位套，输送夹紧装置的上端设有对应的定位销，当输送夹紧装置沿滑轨移动到定位块时，输送夹紧装置正好位于提升定位装置的正下方，输送夹紧装置通过提升定位装置的提升向上移动与基体定位。
作为改进，所述基体是由四根立柱、固定板以及左右滑轨装配组成，固定板水平固定在四根立柱上，提升定位装置可上下移动地设置在固定板的中部位置，输送夹紧装置安装在滑轨上位于固定板的下方。
再改进，所述提升定位装置包括左右二块竖固定板、一固定连接板、一丝杠、四根导向杆、一活动连接板和一提升板，其中二块竖固定板固定在基体的固定板的中部左右两侧，固定连接板水平固定架设在竖固定板上，活动连接板位于固定连接板的上方，提升板位于基体的固定板的下方，基体的固定板上开设有四个用于安装导向套的通孔，导向套通过螺钉安装在固定板上，导向杆穿置在导向套中与导向套滑动连接，导向杆的上端与活动连接板固定连接，导向杆的下端穿过基体与提升板固定连接，丝杠的上端穿过固定连接板与与活动连接板固定连接，丝杠的的下端穿过基体与提升板固定连接，丝杠上设有驱动丝杠上下移动进而带动活动连接板、提升板上下移动的驱动机构。
进一步，所述驱动机构包括配合的蜗轮、蜗杆，丝杠上套设有一丝杠螺母，丝杠螺母的下端通过轴承固定在基体的固定板上，丝杠螺母的上端通过轴承固定在固定连接板上，蜗轮套设在丝杠螺母外，蜗轮通过传动键与丝杠螺母相连接，蜗杆固定在基体上与蜗轮传动连接，蜗杆通过手轮手动转动。
进一步，所述活动连接板的上端面中心设有沉孔，通过螺钉、丝杠上压板与丝杠的上端固定连接，提升板的下端面中心设有对应的沉孔，通过螺钉、丝杠下压板与丝杠的下端固定连接。
进一步，所述输送夹紧装置包括一平行设置在基体的固定板下方的基准板，定位套设置在基体的固定板的下端面，定位销设置在基准板的上端面与定位套相对应，基准板的上端设有与提升板配合的连接板，基准板的下端面安装有若干个用于安装光学元件的吊钩，通过提升板带动基准板上下移动，进而带动光学元件上下移动。
再进一步，所述连接板为纵截面呈倒L形的结构，连接板的下端固定在基准板上，连接板的上端横向翻折后正好位于提升板的左右两侧上方，通过提升板的向上移动带动连接板、基准板移动。
再进一步，所述定位套为左右对称设置的四个，定位销为对应的四个，定位销的上端呈设有便于插入定位套孔中的锥形面。
再进一步，所述吊钩为左右、前后对称设置的8个，基准板的下端面开设有带有刻度的滑槽，吊钩的上端成型有与滑槽配合的安装部，安装部可左右调节地设置在滑槽内与基准板通过螺钉连接，吊钩上安装有压板，压板与吊钩通过螺钉连接，且压板的安装位置上下可调。
最后，所述滑轨为U型滑轨，定位块设置在滑轨的后端，在滑轨的前端设有用于限位的停止块，在基准板的下端左右两侧分别安装有竖板，竖板上装有多个支撑在滑轨上并可带动输送夹紧装置前后移动的滚动体。
与现有技术相比，本发明的优点在于：分为提升定位装置和输送夹紧装置，通过提升定位装置来带动输送夹紧装置提升并准确定位，输送夹紧装置设有用于安装光学元件的吊钩，吊钩上设置可调节的压板，且吊钩的安装位置可无级调整，进而实现不同厚度、不同长宽几何尺寸光学元件的安装。本发明结构简单合理紧凑，不仅可实现多品种光学元件的装夹，且定位精确，同时方便与外部运输装置对接。
附图说明
图1是本发明提供的复合装置的主视图；
图2是图1的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、2所示，一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，包括基体1、用于输送光学元件4的输送夹紧装置3以及提升定位装置2，其中基体1是复合装置安装的基础，基体1是由左右立板11、固定板12以及左右滑轨13装配组成，固定板12水平固定在左右立板11上，提升定位装置2可上下移动地设置在固定板12的中部位置，输送夹紧装置3可前后滑动地安装在滑轨13上位于固定板12的下方，输送夹紧装置3通过提升定位装置2的提升向上移动与基体1定位。
提升定位装置2包括左右二块竖固定板21、一固定连接板22、一丝杠23、四根导向杆24、一活动连接板26和一提升板27，其中二块竖固定板21固定在基体1的固定板12的中部左右两侧，固定连接板22水平固定架设在竖固定板21上，活动连接板26位于固定连接板22的上方，提升板27位于基体1的固定板12的下方，基体1的固定板12上开设有四个用于安装导向套25的通孔，导向套25通过螺钉安装在固定板12上，导向杆24穿置在导向套25中与导向套25滑动连接，导向杆24的上端与活动连接板26固定连接，导向杆24的下端穿过基体1与提升板27固定连接，丝杠23的上端穿过固定连接板22与活动连接板26固定连接，丝杠23的下端穿过基体1与提升板27固定连接，丝杠23上设有驱动丝杠23上下移动进而带动活动连接板26、提升板27上下移动的驱动机构。驱动机构包括配合的蜗轮29、蜗杆20，丝杠23上套设有一丝杠螺母28，丝杠螺母28的下端通过轴承固定在基体1的固定板12上，丝杠螺母28的上端通过轴承固定在固定连接板22上，蜗轮29套设在丝杠螺母28外，蜗轮29通过传动键与丝杠螺母28相连接，蜗杆20固定在基体1上与蜗轮29传动连接，蜗杆20通过手轮5手动转动，这样只要手动旋转手轮5，蜗杆20带动蜗轮29转动，带动丝杠螺母28一起转动，丝杠螺母28转动带动丝杠23上下移动，提升板27与丝杠23同时移动，提升输送夹紧装置3上移。其中导向杆24、丝杠23与活动连接板26、提升板27的具体固定结构是这样的：活动连接板26的上端面中心设有沉孔，通过螺钉、丝杠上压板与丝杠23的上端固定连接，提升板27的下端面中心设有对应的沉孔，通过螺钉、丝杠下压板与丝杠23的下端固定连接。导向杆24上端通过螺钉、导向杆上压板与活动连接板26配合连接，导向杆24下端通过螺钉、导向杆下压板与提升板27配合连接。
输送夹紧装置3包括一平行设置在基体1的固定板12下方的基准板31，滑轨13为U型滑轨，在基准板31的下端左右两侧分别安装有竖板36，竖板36上装有多个支撑在滑轨13上并可带动输送夹紧装置3前后移动的滚动体37，在滑轨13的后端设有用于定位输送夹紧装置3的定位块131，在滑轨13的前端设有用于限位的停止块132；基体1的固定板12的下端面设有四个定位套14，基准板31的上端面上设有对应的四个定位销32，当输送夹紧装置3沿滑轨13移动到定位块131时，输送夹紧装置3正好位于提升定位装置2的正下方，输送夹紧装置3通过提升定位装置2的提升向上移动，定位销32插入定位套14中与基体1定位，为了便于定位销32插入定位，定位销32的上端呈锥形面。基准板31的上端设有与提升板27配合的连接板33，基准板31的下端面安装有若干个用于安装光学元件4的吊钩34，其中连接板33为纵截面呈倒L形的结构，连接板33的下端固定在基准板31上，连接板33的上端横向翻折后正好位于提升板27的左右两侧上方，这样提升板27的向上移动时，就与连接板33的翻折部相抵，带动连接板33、基准板31向上移动，进而带动光学元件4上下移动。本实施例的吊钩34为左右前后对称设置的8个，基准板31的下端面开设有带有刻度的滑槽311，吊钩34的上端成型有与滑槽311配合的安装部，安装部可左右调节地设置在滑槽311内与基准板31通过螺钉连接，吊钩34上安装有压板35，压板35与吊钩34通过螺钉连接，且压板35的安装位置上下可调，进而实现不同长宽几何尺寸、不同厚度光学元件4的安装。
具体实施过程为：
将真空室打开，手动拉出输送夹紧装置3至停止块132位置，将待加工光学元件4放置在吊钩34上，压紧压板35；
手动将输送夹紧装置3沿滑轨13推进到定位块131位置，用手轮5转动蜗杆20，蜗杆20带动蜗轮29转动，蜗轮29与丝杠螺母28通过传动键连接，因此，丝杠螺母28与蜗轮29一起转动，带动丝杠23向上移动，丝杠23带动活动连接板26沿导向杆24向上移动，提升板27同步向上移动，通过连接板33带动输送夹紧装置3向上移动，输送夹紧装置3向上移动时，通过定位销32锥形头导向，使定位销32进入定位套13中，实现输送夹紧装置3与基体1的精确定位，定位销32与定位套13靠紧，输送夹紧装置3升起到位进入待加工状态；
关紧真空室门，启动离子束加工设备自动程序加工。
本实施例中为离子束抛光500mmX400mm的光学玻璃的复合装置，定位精度为±0.01mm；提升高度为25mm；输送距离为500mm。

Claims (10)

1.一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：包括基体、用于输送光学元件的输送夹紧装置以及提升定位装置，其中提升定位装置可上下移动地设置在基体上，基体的底部左右两侧设有滑轨，输送夹紧装置可前后滑动地设置在滑轨上，滑轨上设有用于定位输送夹紧装置的定位块，基体上设有定位套，输送夹紧装置的上端设有对应的定位销，当输送夹紧装置沿滑轨移动到定位块时，输送夹紧装置正好位于提升定位装置的正下方，输送夹紧装置通过提升定位装置的提升向上移动与基体定位。
2.根据权利要求1所述 一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：所述基体是由左右立板、固定板以及左右滑轨装配组成，固定板水平固定在左右立板上，提升定位装置可上下移动地设置在固定板的中部位置，输送夹紧装置安装在滑轨上位于固定板的下方。
3.根据权利要求2所述 一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：所述提升定位装置包括左右二块竖固定板、一固定连接板、一丝杠、四根导向杆、一活动连接板和一提升板，其中二块竖固定板固定在基体的固定板的中部左右两侧，固定连接板水平固定架设在竖固定板上，活动连接板位于固定连接板的上方，提升板位于基体的固定板的下方，基体的固定板上开设有四个用于安装导向套的通孔，导向套通过螺钉安装在固定板上，导向杆穿置在导向套中与导向套滑动连接，导向杆的上端与活动连接板固定连接，导向杆的下端穿过基体与提升板固定连接，丝杠的上端穿过固定连接板与活动连接板固定连接，丝杠的下端穿过基体与提升板固定连接，丝杠上设有驱动丝杠上下移动进而带动活动连接板、提升板上下移动的驱动机构。
4.根据权利要求3所述 一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：所述驱动机构包括配合的蜗轮、蜗杆，丝杠上套设有一丝杠螺母，丝杠螺母的下端通过轴承固定在基体的固定板上，丝杠螺母的上端通过轴承固定在固定连接板上，蜗轮套设在丝杠螺母外，蜗轮通过传动键与丝杠螺母相连接，蜗杆固定在基体上与蜗轮传动连接，蜗杆通过手轮手动转动。
5.根据权利要求3所述 一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：所述活动连接板的上端面中心设有沉孔，通过螺钉、丝杠上压板与丝杠的上端固定连接，提升板的下端面中心设有对应的沉孔，通过螺钉、丝杠下压板与丝杠的下端固定连接。
6.根据权利要求3所述 一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：所述输送夹紧装置包括一平行设置在基体的固定板下方的基准板，定位套设置在基体的固定板的下端面，定位销设置在基准板的上端面与定位套相对应，基准板的上端设有与提升板配合的连接板，基准板的下端面安装有若干个用于安装光学元件的吊钩，通过提升板带动基准板上下移动，进而带动光学元件上下移动。
7.根据权利要求6所述 一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：所述连接板为纵截面呈倒L形的结构，连接板的下端固定在基准板上，连接板的上端横向翻折后正好位于提升板的左右两侧上方，通过提升板的向上移动带动连接板、基准板移动。
8.根据权利要求6所述 一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：所述定位套为左右对称设置的四个，定位销为对应的四个，定位销的上端呈设有便于插入定位套孔中的锥形面。
9.根据权利要求6所述 一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：所述吊钩为左右、前后对称设置的8个，基准板的下端面开设有带有刻度的滑槽，吊钩的上端成型有与滑槽配合的安装部，安装部可左右调节地设置在滑槽内与基准板通过螺钉连接，吊钩上安装有压板，压板与吊钩通过螺钉连接，且压板的安装位置上下可调。
10.根据权利要求6所述 一种用于离子束加工的多品种大口径光学元件复合装置，其特征在于：所述滑轨为U型滑轨，定位块设置在滑轨的后端，在滑轨的前端设有用于限位的停止块，在基准板的下端左右两侧分别安装有竖板，竖板上装有多个支撑在滑轨上并可带动输送夹紧装置前后移动的滚动体。
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